【正文】 ...................................................................................... 13 附錄 2 ............................................................................................................................ 14 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)《函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)》 1 設(shè)計(jì)任務(wù) 及要求 設(shè)計(jì) 任務(wù) 本 系統(tǒng)采用 AT89C52 單片機(jī)作為控制核心，外圍采用數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換電路（ DAC0832）、按鍵電路， 通過(guò)按鍵 可控制切換 正弦波 、三角波、方波 及頻率大小。 設(shè)計(jì) 要求 本系統(tǒng)是基于 AT89C52 單片機(jī)的數(shù)字式簡(jiǎn)易低頻信號(hào)發(fā)生器。用程序產(chǎn)生正弦波、三角波、方波信號(hào)， 并 在 Proteus電子設(shè)計(jì)平臺(tái)上對(duì)方案進(jìn)行 仿真，具體要求如下： 1) 用程序產(chǎn)生不同函數(shù)（正弦波、三角波、方波）； 2) 使用波形選擇開(kāi)關(guān)、頻率調(diào)節(jié)按鈕，實(shí)現(xiàn)波形切換及頻率變換； 3) 使用 DAC0832 模擬輸出波形。 系統(tǒng)方案 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)方案選擇 方案一：采用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 ICL8038 集成模擬芯片，它是一種可以同時(shí)產(chǎn)生方波、三角波、正弦波的專用集成電路。但是這種模塊產(chǎn)生的波形都不是純凈的波形，會(huì)寄生一些高次諧波分量，采用其他的措施雖可濾除一些，但不能完全濾除掉。 圖 1 方案一設(shè)計(jì)框圖 D/A 鍵 盤(pán) 單片機(jī) ICL8038 運(yùn)算電路 顯 示 D/A 輸出 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)《函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)》 2 方案二： 采用分立元件實(shí)現(xiàn)非穩(wěn)態(tài)的多諧振振蕩器，然后根據(jù)需要加入積分電路等構(gòu)成正弦、矩形、三角等波形發(fā)生器。這種信號(hào)發(fā)生器輸出頻率范圍窄，而且電路參數(shù)設(shè)定較繁瑣，其頻率大小的測(cè)量往往需要通過(guò)硬件電路的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)，操作不方便。 方案三：采用單片機(jī)和 DAC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換器生成波形，由于是軟件濾波，所以不會(huì)有寄生的高次諧波分量，生成的波形比較純凈。它的特點(diǎn)是價(jià)格低、性能高，在低頻范圍內(nèi)穩(wěn)定性好、操作方便、體積小、耗電少。 經(jīng)比較， 方案三既可滿足課程設(shè)計(jì)的基本要求又能充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，電路簡(jiǎn)單，易控制，性價(jià)比較高， 且實(shí)驗(yàn)室器件可尋， 所以采用該方案。 系統(tǒng) 方案 設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)是基于 AT89C52 處理器設(shè)計(jì)一套低頻信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)，并通過(guò)DAC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換 芯片輸出信號(hào)，示波器觀測(cè)信號(hào)波形的功能。系統(tǒng)采用按鍵控制信號(hào)波形切換及頻率變換。系統(tǒng)總體框圖如圖 2。 圖 2 系統(tǒng)總體框圖 PC 機(jī) AT89C52 DAC0832 示波器 最小系統(tǒng) 按鍵 控制 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)《函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)》 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng) 時(shí)鐘電路 對(duì)于 MCS51常用 的晶振在 — 12MHZ 之間選擇，這 時(shí) 電容 C 可以對(duì)應(yīng)的選擇 10pf30Pf。 本設(shè)計(jì)中的 電容 C 使用電容值 30pF，晶振選用 。時(shí)鐘電路采用常用的晶振電路 ，一條引腳接在 XTAL1,另一條接在 XTAL2。電路圖如圖 2所示： 圖 3 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)的初始化工作，復(fù)位后中央處理器 CPU 和單片機(jī)內(nèi)的其它功能部件都處在一定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。為了防止程序執(zhí)行過(guò)程中失步或運(yùn)行紊亂，此處我們采用了上電復(fù)位及手動(dòng)復(fù)位電路，電路圖如圖 4 所示： 圖 4 復(fù)位電路 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)《函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)》 4 D/A 轉(zhuǎn)換電路 DAC0832 為一個(gè) 8 位 D/A轉(zhuǎn)換器 ,單電源供電 ,在 +5 ~+15V范圍內(nèi)均可正常工作， 基準(zhǔn)電壓的范圍為177。 10V,電流建立時(shí)間為 1us,CMOS 工藝 ,低功耗 20mW。本設(shè)計(jì)中 ILE=1， CS???=WR1???????=0，此時(shí) LE1，允許數(shù)據(jù)輸入 ； WR2???????=XFER???????=0，此時(shí)LE2=0，允許 D/A 轉(zhuǎn)換。 DAC0832 引腳連接如圖 5。 圖 5 DAC0832引腳圖 鍵控電路 設(shè)置 3個(gè)獨(dú)立的彈性按鍵開(kāi)關(guān)，分別與單片機(jī) P1^0,P1^1,P1^2 相連。當(dāng)對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)按下時(shí)， P1 口低三位對(duì)應(yīng)串口跳變低電平，從程序上看，即該串口賦值“ 0”，以此實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與外部鍵盤(pán)的外部控制，其電路圖如圖 6。 圖 6 鍵控電路模塊 整體電路圖 系統(tǒng)整體包括單片機(jī)最小系統(tǒng) 、 D/A電路 、 按鍵電路 ， 系統(tǒng)總體電路圖見(jiàn)附錄 1. 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)《函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)》 5 系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 主 程序設(shè)計(jì) 在 本 設(shè)計(jì)中 ,對(duì)正弦信號(hào)進(jìn)行采樣 ,通過(guò)查表來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出不同的幅度值。采樣點(diǎn)越密 ,信號(hào)失真度也就越小。對(duì)于三角波 ,就是實(shí)現(xiàn) 2 次循環(huán) ,通過(guò)由最小值到最大值和由最大值到最小值的循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)三角波的輸出。方波的輸出時(shí)間間隔由鍵盤(pán)輸入 ,然后由軟件通過(guò)定時(shí)、計(jì)數(shù)器來(lái)控制，設(shè)置 P2^0 口輸出方波波形 。 程序設(shè)計(jì)中，通過(guò)外部按鍵開(kāi)關(guān)來(lái)控制計(jì)數(shù)初值及波形切換 。 因此 ， 通過(guò)控制 對(duì)應(yīng)按鍵 就可以控制整個(gè)信號(hào)的頻率 ,其計(jì)數(shù)初值 =65 536輸入值。 本 程序設(shè)定寄存器 T0 作定時(shí)器 ,T1 作計(jì)數(shù)器。 設(shè)定初值 917，此時(shí)中斷初始時(shí)間 50ms。程序運(yùn)行中 T0/T1 被調(diào)用后開(kāi)始計(jì)數(shù) ,總定時(shí)時(shí)間到 ,輸出一個(gè)點(diǎn) ,反復(fù)循環(huán) ,從而在一個(gè)周期內(nèi)輸出完整波形。 系